Micro- y nanoplasticos ingeridos por Drosophila causan cambios en el tamaño y función del corazón

23 de agosto de 2024

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por Stephanie Baum, Phys.org

Los plásticos son omnipresentes en los productos que usamos todos los días, y estudios recientes han comenzado a revelar los efectos de los microplásticos y nanoplásticos (MPs y NPs) en la salud de humanos y animales.

Gran parte de la investigación sobre los efectos en la salud de los MPs y NPs hasta la fecha se ha centrado en la vida marina, especialmente en los peces. Algunos estudios iniciales han investigado posibles efectos tóxicos de los plásticos en especies terrestres como aves, lombrices, insectos, humanos y otros mamíferos, pero todavía hay muchas incógnitas.

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Iowa, utilizando moscas de la fruta (Drosophila melanogaster), ha realizado ahora el primer examen de los efectos de la toxicidad de los MPs y NPs en el corazón. El trabajo del equipo se publica en un Informe de Investigación Breve en Frontiers in Toxicology.

En 2017, un estudio de Geyer et al estimó que aproximadamente se habían producido más de 8,300 millones de toneladas métricas de plástico desde 1950; que más de 4,900 millones de toneladas métricas de ese plástico habían terminado en vertederos u otros lugares en el medio ambiente; y que sin ningún cambio en los niveles de producción o gestión de desechos, ese número podría aumentar a 12,000 toneladas métricas para 2050.

Según investigaciones más recientes, "Aproximadamente se generan 36 millones de toneladas de desechos plásticos en los Estados Unidos cada año, la mayoría de los cuales se descargan en el medio ambiente y terminan en vertederos".

Ante este panorama, y con las enfermedades cardíacas como la principal causa de muerte en todo el mundo, entender los efectos de la exposición a MPs y NPs en el corazón se vuelve urgente.

Los corazones de las moscas de la fruta y los corazones de los vertebrados son similares en cuanto a los cambios funcionales y genéticos durante el desarrollo y el envejecimiento. Para este nuevo estudio, los investigadores obtuvieron larvas de moscas de la fruta silvestres y las dividieron en un grupo de control y dos grupos de prueba.

Alimentaron a todas las moscas con una dieta de harina de maíz desde el inicio de su desarrollo hasta que alcanzaron la madurez (pupación). Las moscas de los dos grupos de prueba recibieron harina de maíz a la cual los investigadores agregaron MPs de poliestireno (más grandes que 100 nm y más pequeños que 5 mm) o NPs (más pequeños que 100 nm).

Cinco días después de que las moscas eclosionaron, los investigadores recolectaron aproximadamente 15 moscas de cada sexo de cada uno de los dos grupos de prueba y del grupo de control. El equipo anestesió a las moscas, disecó sus corazones latientes y grabó videos de alta velocidad a más de 200 cuadros por segundo para su análisis.

Entre los resultados destacados, el análisis indica que la exposición a plásticos produce diferentes resultados en machos y hembras. Las tasas cardíacas de las hembras expuestas tanto a MPs como a NPs disminuyeron un 13%, mientras que sus períodos cardíacos (tiempo entre el comienzo de un latido y el comienzo del siguiente latido) aumentaron correspondientemente. Las moscas macho no mostraron este cambio, pero los machos alimentados con MPs exhibieron una mayor variabilidad que aquellos alimentados con NPs y los del grupo de control.

En las moscas hembra alimentadas con NPs, el tamaño del corazón (diámetro diastólico) aumentó, y los intervalos diastólicos aumentaron en las hembras alimentadas tanto con MPs como con NPs. Mientras tanto, los tamaños cardíacos de las moscas macho alimentadas con ambos tamaños de plástico mostraban cambios significativos en los diámetros diastólico y sistólico.

Además, los investigadores escriben: "A diferencia de las hembras, las moscas macho también experimentan cambios en el Tiempo del Intervalo Sistólico (SI) y en el acortamiento fraccional. El tiempo total de SI se reduce en un 40% en las moscas expuestas a MPs mientras que las hembras no experimentan ningún cambio. Finalmente, los machos expuestos a NPs experimentan una reducción del 11% en el acortamiento fraccional. Este fenómeno es único en los machos, ya que las hembras no experimentan cambios en el acortamiento fraccional después de la exposición dietética a ninguno de los tamaños de plástico."

Los investigadores señalan que inicialmente habían hipotetizado que los cambios que registraron podrían haber sido el resultado de que los MPs y NPs crearan una barrera física para el desarrollo normal del corazón. También creen que las "interacciones moleculares entre los plásticos y el corazón en sí mismo" son responsables de los cambios sexualmente dimórficos que observaron, especialmente las diferencias en los tamaños de los corazones macho y hembra.

Sin embargo, reconocen: "El verdadero mecanismo detrás de estos cambios observados es desconocido, por lo que se necesita más investigación para identificar si la exposición a MPs y NPs interactúa con algún gen conservado en mamíferos que pueda llevar a una disfunción cardíaca."

También sugieren que la investigación adicional podría incluir una variedad de formas de plástico ingeribles, y que la investigación adicional también debería centrarse en identificar los cambios moleculares específicos que causan los trastornos funcionales observados.

'Los datos de este estudio pueden informar al campo sobre posibles cambios en otros organismos terrestres y abren la puerta a futuros estudios que investiguen el mecanismo molecular detrás de estos cambios y subrayan la importancia de la investigación en plásticos en ambos sexos,' concluye el equipo.

Más información: Alyssa M. Hohman et al, The heart of plastic: utilizando el modelo de Drosophila para investigar los efectos de micro/nanoplásticos en la función cardíaca, Frontiers in Toxicology (2024). DOI: 10.3389/ftox.2024.1438061

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